深層水平井鉆井技術研究

【摘 要】介紹了該區塊井合理地利用水平井鉆井配套技術，如陀螺測斜儀、側鉆開窗斜向器、減阻扭力沖擊器、單彎馬達配合成像LWD導向器鉆井工具等一系列措施。 詳細介紹了直井段側鉆開窗斜向器施工過程、水平段雙螺扶底部鉆具組合穩斜效果等等一系列工具在深層水平井整個施工過程的全部使用情況，為今后油田優質、高效開發深層氣水平井提供參考。

【關鍵詞】小井眼三維水平井 側鉆開窗 液動旋沖工具 雙扶穩斜 電阻率成像

鉆井成本的高低，很大程度上取決于鉆井施工周期的長短。由于全國油田深層井存在地溫梯度高、地層硬、巖石可鉆性級值高、造斜難、鉆具選型難和局部地層易剝落等特點及難點，水平井技術在深層一直存在施工難度大、鉆井周期長等問題。

基本情況

1基本概況

本井位D區塊核心區，具備很強的代表性，主目的是探索本區塊水平井提產效果，控制含氣規模。

2主要技術難點

（1） 直井段防斜打直：深層三維水平井直井段較長，對直井段的井身質量要求相對嚴格。一旦井斜或井底位移控制不當，將會對下部造斜段和水平段的井眼軌跡控制增加難度，必須要求直井段防斜打直。

（2）為節約鉆井成本，在導眼井套管內開窗側鉆，難點斜向器下入位置及陀螺坐健方向的確定，以及在側鉆過程中鉆進參數的選擇。

（3）為滿足設計軌跡水平段與本地區最大主應力方向一致，本井在造斜段進行了大角度扭方位，方位變化幅度達200°之多，層位埋藏深給底部鉆具組合選擇提出了較大的挑戰。

（4）深層三維水平井，由于鉆柱與井壁接觸面積大，磨阻高，且嚴格避免大幅度調整井眼軌跡，這就要求軌跡控制過程中精度高，軌跡偏差控制在很小的范圍內。儲層埋藏復雜，著陸前需經過斷層，著陸段變化井軌頻繁且幅度大，控制困難變大。

3技術措施及解決方法

3.1直井段優化井身結構

直井段一開和二開均采用單螺扶鐘擺鉆具組合進行鉆進，在一開鉆進中采用輕壓慢轉、吊打方式，確保一開打直；在二開上部井段采用高轉速低鉆壓方式鉆進來控制井斜，同時用電子單、多點進行軌跡監控，為下步施工創造有利條件。

3.2導眼井內側鉆開窗施工

（1）開窗工具準備：陀螺測斜儀（車），定向接頭，斜向器，140生產套管5根。

（2）鉆具組合及施工過程：1）鉆具組合：140套管*5+斜向器+定向接頭+加重鉆桿+127斜坡鉆桿2）施工過程：1.井口測試好陀螺設備，注意內、外部角差，確保陀螺測量準確。

（2）鉆具下放到底后，大范圍活動鉆具，釋放鉆具扭力。

（3）將陀螺儀下放到鉆具定向接頭處，下放過程中平穩，防止陀螺儀變形卡在鉆具中。

陀螺儀下放到底后，根據設計方位調整鉆具后，大范圍活動鉆具，多次測量 2次測量結果一致后方可，鎖定鉆具，嚴禁轉動。

（4）固井后，進行洗錐開窗.掃塞探到斜向器，起鉆換洗錐開窗作業，磨洗過程中控制鉆速。鉆洗錐通過斜向器后，起鉆檢查洗錐外徑，如果洗錐外部磨損嚴重，更換全新洗錐，下入井底重復上步，避免縮徑給后續施工帶來風險。

3.3優化鉆具組合

考慮到即要保證足夠的鉆柱強度及工具面的穩定性，同時滿足井下遇到復雜情況時進行處理的要求，將采用螺旋鉆鋌和加重鉆桿，保證底部鉆具的剛度。

由于深井磨阻較大采用馬達+液動旋沖工具鉆具下入，擬采用如下鉆具組合：Φ215.9PDC+Φ180液動旋沖+Φ172（1.25°）螺桿+Φ172浮閥+Φ170坐鍵接頭6+Φ168無磁鉆鋌+Φ158限流環+Φ172無磁鉆鋌+Φ159螺旋鉆鋌*3根+4A10/411*0.5+Φ127加重鉆桿*30柱+Φ127斜坡鉆桿。出斜向器盲打20m，確保儀器完全通過斜向器避免干擾。小鉆壓鉆進1～2單根，待工具面比較穩定后適當調整鉆進參數；

使用液動旋沖工具大大減少了鉆頭附近磨阻，鉆壓2-3T即可，提高了深層水平井的鉆進速度。

3.4著陸段及水平段井軌優化

采用雙螺扶鉆具組合+斯倫貝謝電阻率成像地質隨鉆測井儀器下入，其組合如下：Φ152.4PDC+Φ120（1.0）螺桿+Φ146螺扶+Φ120浮閥+Φ120無磁鉆鋌（periscope）+Φ120無磁鉆鋌（shortpulse）+Φ89無磁加重鉆桿*1根+Φ89加重鉆桿*2柱+Φ89斜坡鉆桿*52柱+Φ89加重鉆桿*10柱+Φ89斜坡鉆桿…

使用雙螺扶鉆具組合，在復合多根鉆桿的情況下，通過調整鉆壓，轉數等鉆進參數使井斜、方位基本保持不變，解決了小尺寸鉆具剛度小，對鉆井參數較為敏感，鉆壓大，井斜、方位變化率大；鉆壓太小，機械鉆速低，影響整體效益的弊端。

另外由于氣藏埋藏較深，地震反演解釋可靠性低。使用斯倫貝謝隨鉆測井儀器的成像電阻部分，可以準確的判斷出鉆頭位于儲層部位。當鉆頭快要接觸到層頂或者層底的時候，能夠及時反映到地面，儲層走向的預測更加準確，方便地質導向及時調整，使鉆頭始終處與儲層中，提高了儲層鉆遇率。

4結論和認識

（1）直井段的防斜打直，是減少后期滑動鉆進過程中摩擦阻力，提高鉆井速度、避免造斜初期井眼局部狗腿度過大，是預防或避免井下事故和復雜情況實現安全高效鉆井的重要手段。

（2）在導眼井的基礎上進行側鉆，可以節約側鉆井眼直井段井段鉆井費用，進而節約了整口井的鉆井成本。

（3）斯倫貝謝成像伽馬測井系統，精度高、適應性強，傳輸速度快、操作簡單， 應用于監測儲層，及時確定儲層頂底位置，判明井眼是否在油層中鉆進，對薄油藏、斷區塊油藏水平井的軌跡控制具有重要意義。

（4）水平段地層傾角變化不大時。可采用雙螺扶鉆具組合，可以提高復合鉆進進尺，在保證井眼的光滑同時提高機械鉆速，可以減少井下復雜情況。

參考文獻：

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作者簡介：張文寧（1986—），男，漢，黑龍江大慶人，本科，助理工程師，研究方向主要從事水平井現場技術服務工作。